Regulación sobre cogeneración eficiente en México

X Curso de Regulación Energética de Ariae

El papel de los reguladores en la eficiencia energética

31 de octubre de 2012

Montevideo, Uruguay

M. C. Francisco Xavier Salazar Diez de Sollano

Comisionado Presidente, CRE

Ley del Servicio Público Eléctrico: definición de cogeneración

Tres formas distintas de

Cogeneración de Energía Eléctrica

Art 36, f. II

La producción de energía eléctrica conjuntamente con vapor u otro tipo de energía térmica secundaria, o ambas

La producción directa o indirecta de energía eléctrica a partir de energía térmica no aprovechada en el proceso

La producción directa o indirecta de energía eléctrica utilizando combustibles producidos en el proceso

La Ley de Energías Renovables y la cogeneración

La cogeneración eficiente es la generación de energía eléctrica, conforme a lo establecido en la LSPEE, siempre que el proceso tenga una eficiencia superior a la mínima de acuerdo con los siguientes instrumentos expedidos por la CRE: • RES/003/2011, Metodología para el cálculo de la

eficiencia de los sistemas de cogeneración de energía eléctrica y los criterios para determinar la cogeneración

eficiente.

• RES/291/2012, Disposiciones generales para acreditar sistemas de cogeneración como de cogeneración eficiente.

Las atribuciones de la CRE se aplicarán a los sistemas de cogeneración eficiente aunque no utilicen energías renovables: instrumentos regulatorios especiales (v. gr. porteo y banco de energía)

Cogeneración Eficiente

RES/003/2011: Primer criterio de eficiencia

Los sistemas basados en:

1. La producción directa o indirecta de energía eléctrica a partir

de energía térmica no aprovechada en los procesos de que se

trate, o

2. La producción directa o indirecta de energía eléctrica utilizando

combustibles producidos en los procesos de que se trate, y que

no requieran del uso adicional de combustibles fósiles

para la generación de energía eléctrica serán considerados

como cogeneración eficiente (se excluyen las refinerías).

RES/003/2011: Segundo criterio

En caso que:

1. Los sistemas anteriores sí requieran del uso adicional de

combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica, o

2. la producción de energía eléctrica se lleve a cabo conjuntamente

con vapor u otro tipo de energía térmica secundaria, aplicará la

metodología descrita a continuación.

Re Rendimiento eléctrico medio del Sistema, calculado como:

Rh Rendimiento térmico medio del Sistema, calculado como:

𝑹𝒆 = 𝑬

𝑭

𝑹𝒉 = 𝑯

𝑭

E La energía eléctrica neta, medida en el punto de conexión de los generadores principales, generada en el Sistema durante un año.

H

La energía térmica neta o el calor útil generado en el Sistema y empleado en un proceso productivo en un año.

F El combustible fósil empleado en el Sistema a lo largo de un año, medido sobre poder calorífico inferior.

Metodología: Datos de la central

RefE Rendimiento de referencia para la generación eléctrica a partir de un combustible fósil en una central eficiente con tecnología actual, interconectada con el SEN en alta tensión, medido sobre la base del poder calorífico inferior del combustible.

RefH Rendimiento de referencia para la generación térmica a partir de un combustible fósil en una planta eficiente de tecnología actual, medido sobre la base del poder calorífico inferior del combustible.

fp Factor de pérdidas de energía eléctrica debidas a la transmisión y distribución desde el nivel de alta tensión hasta el nivel de tensión al que se interconecta el Sistema, calculado como:

RefE’ Rendimiento de referencia para la generación eléctrica a partir de un combustible fósil en una central eficiente de tecnología actual, sobre la base del poder calorífico inferior del combustible, medido a la tensión a la que se conecta el Sistema, calculado como:

𝒇𝒑 = 𝟏 − % 𝒑é𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 𝒅𝒆 𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒆𝒍é𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂

𝑹𝒆𝒇𝑬´ = 𝑹𝒆𝒇𝑬 ∗ 𝒇𝒑

Metodología: Eficiencias de referencia

Para el cálculo de la eficiencia de un Sistema se deberán considerar los siguientes valores de referencia:

RefE 44%

RefH (con vapor o agua caliente como medio de calentamiento) 90%

RefH (con uso directo de los gases de combustión) 82%

El factor de pérdidas de energía eléctrica que deberá considerarse, de acuerdo al nivel de tensión al que se interconecta el Sistema, será el siguiente:

Nivel de tensión kV < 1.00 1.00-34.50 69-85 115-230 ≥ 400 Factor de pérdidas 0.91 0.94 0.96 0.98 1.00

Metodología: Valores de referencia

EP Energía primaria, obtenida del análisis por separado del comportamiento del proceso de generación de energía eléctrica y del proceso térmico del Sistema, calculado como:

Fh Combustible utilizado en el Sistema atribuible a la producción de calor útil, calculado como:

Fe Combustible utilizado en el Sistema atribuible a la generación de energía eléctrica, calculado como:

𝑭𝒆 = 𝑭 − 𝑭𝒉

𝑭𝒉 =𝑯

𝑹𝒆𝒇𝑯

AEP Ahorro de energía primaria, obtenida del análisis por separado del comportamiento del proceso de generación de energía eléctrica y del proceso térmico del Sistema, calculado como:

𝑨𝑬𝑷 = 𝑬𝑷 − 𝑭

𝑬𝑷 =𝑬

𝑹𝒆𝒇𝑬´+

𝑯

𝑹𝒆𝒇𝑯

Metodología: Cálculo de eficiencia

η Eficiencia del Sistema en términos de generación eléctrica libre de combustible:

Elc Energía eléctrica libre de combustible, esto es, la energía eléctrica generada en el Sistema por encima de la que se generaría en una central térmica convencional utilizando la misma cantidad de combustible que en un Sistema es atribuible a la generación de energía eléctrica.

Equivale a una energía eléctrica de carácter renovable, calculada como:

𝑬𝒍𝒄 = 𝑨𝑬𝑷 ∗ 𝑹𝒆𝒇𝑬

Econv Energía eléctrica generada por una central convencional eficiente, interconectada con el SEN a alta tensión, utilizando la misma cantidad de combustible que es atribuible en el Sistema a la generación de energía eléctrica, calculado como:

𝑬𝒄𝒐𝒏𝒗 = 𝑭𝒆 ∗ 𝑹𝒆𝒇𝑬

𝜼 =𝑬𝒍𝒄

𝑬𝒄𝒐𝒏𝒗=

𝑨𝑬𝑷

𝑭𝒆

Metodología: Cálculo de eficiencia

• Se considerará que el Sistema corresponde a una central con un proceso

Cogeneración Eficiente si la eficiencia resulta ser:

Capacidad del Sistema % η

Capacidad MW < 0.5 5

0.5 ≤ Capacidad MW< 30 10

30 ≤ Capacidad MW< 100 15

Capacidad MW ≥100 20

𝜼 ≥ 𝜼𝒎𝒊𝒏

Metodología: Criterio de eficiencia

• Para Sistemas con capacidad igual o menor a 30 MW, instalados a una altura superior de 1500 m sobre el nivel del mar generando con motogeneradores de combustión interna o con turbinas a gas, si la eficiencia resulta ser:

𝜼 ≥ 𝜼𝒎𝒊𝒏

Capacidad del Sistema % η

0.03 ≤ Capacidad MW< 0.5 2

0.5 ≤ Capacidad MW≤ 30 5

Metodología: Diagrama general

F

Fh

Fe E

AEP= EP-F

Elc= AEP*RefE

E/fp Econv= Fe*RefE

Elc

H

RefE

RefH

RefE’= RefE* fp

RefH

Nivel de tensión

Factor de Pérdidas

< 1.0 kV 1.0 - 34.5 kV 69 – 85 kV 115 – 230 kV > 400 kV

1.0 0.98 0.96 0.94 0.91

𝜼 =𝑬𝒍𝒄

𝑬𝒄𝒐𝒏𝒗=

𝑨𝑬𝑷

𝑭𝒆

En la central de cogeneración Alta Tensión

Ejemplos: Industria petrolera (Pemex)

Ficha Técnica

Instalación CPG Nuevo Pemex Refinería Antonio Dovalí Jaime

Tecnología de generación Turbinas de gas y vapor Turbina de vapor

Capacidad instalada [MW] 432 121.6

Tensión de interconexión [kV] 115 115

Factor de planta [%] 69 53

RefE [%] 44 44

RefH [%] 90 90

η min [%] 20 20

Combustible, F [GJ/año] 28,661,954 17,039,668

Energía Térmica, H [GJ/año] 13,326,584 11,586,224

Energía Eléctrica, E [GJ/año] 9,460,800 2,021,458

Ejemplos: Industria petrolera (Pemex)

Resultados

Instalación CPG Nuevo Pemex Refinería Antonio Dovalí Jaime

fp [%] 98 98

RefE’ [%] 43 43

Fh=H/RefH [GJ/año] 14,807,315.56 12,873,582.22

Fe=F-Fh [GJ/año] 13,854,638.44 4,166,085.78

EP=H/RefH+E/RefE’ [GJ/año] 36,747,946.35 17,561,564.60

AEP=EP-F [GJ/año] 8,085,992.35 521,896.60

Econv=Fe*RefE [GJ/año] 6,096,040.92 1,833,077.74

Elc=AEP*RefE [GJ/año] 3,557,836.64 229,634.50

η=Elc/Econv [%] 58.36 12.53

η=AEP/FE [%] 58.36 12.53

Acreditado No

acreditado

Ejemplos: Pequeña escala (comercio)

Ficha Técnica

Instalación Energía San Pedro CE G. Sanborns*

Tecnología de generación Turbina de gas Turbina de gas

Capacidad instalada [MW] 2 1.15

Tensión de interconexión [kV] 13.2 23

Factor de planta [%] 42.5 86.16

RefE [%] 44 44

RefH [%] 82 82

η min [%] 10 51

Combustible, F [GJ/año] 87,196 82,080

Energía Térmica, H [GJ/año] 27,497 35,866

Energía Eléctrica, E [GJ/año] 26,806 31,356

*Sistema ubicado en la Cd. México a 2,240 msnm 1Eficiencia mínima del 5%, Sistemas ubicados a más de 1500 msnm

Ejemplos: Pequeña escala (comercio)

Resultados

Instalación Energía San Pedro CE G. Sanborns*

fp [%] 94 94

RefE’ [%] 41 41

Fh=H/RefH [GJ/año] 33,532.93 43,739.02

Fe=F-Fh [GJ/año] 53,663.07 38,340.98

EP=H/RefH+E/RefE’ [GJ/año] 98,344.34 119,551.40

AEP=EP-F [GJ/año] 11,148.34 37,471.40

Econv=Fe*RefE [GJ/año] 23,611.75 16,870.03

Elc=AEP*RefE [GJ/año] 4,905.27 16,487.42

η=Elc/Econv [%] 20.77 97.73

η=AEP/FE [%] 20.77 97.73

Acreditado Acreditado

Anexos

Incentivos: Banco de energía

• La energía generada se entrega a la red de transmisión cuando está disponible.

• La energía generada en cualquier periodo horario y no consumida por los usuarios puede ser “acumulada” por CFE y “entregada” en otros periodos horarios análogos, en periodos distintos o en días o meses diferentes.

• El intercambio de energía se lleva a cabo al precio de tarifa en el punto de interconexión al Sistema Eléctrico Nacional.

• Al final del año, el permisionario puede vender a la CFE la energía sobrante acumulada al 85% del CTCP (tendrá un periodo de 12 meses para su almacenamiento en “el banco”).

Banco de energía: Funcionamiento

Base Intermedia Punta

Generación de Energía Eléctrica

Demanda de Energía Eléctrica

Energía Sobrante

Capacidad de la Planta

Energía Faltante

Incentivos: Tarifa de porteo para renovables

• Cargo tipo estampilla postal.

• Cargos por niveles de tensión (a octubre de 2012):

– Alta tensión 0.03441 MX$/kWh

– Media tensión 0.03441 MX$/kWh

– Baja tensión 0.06882 MX$/kWh

• Para cada punto de carga, el cargo por el servicio de transmisión será el resultado de sumar los cargos para cada uno de los niveles de tensión requeridos. En ningún caso, el servicio de transmisión incluirá 2 ó más veces el cargo por cada nivel de tensión.

• Los cargos se actualizan mensualmente por la CRE de acuerdo al Anexo TB-RC (índices de inflación).

Comparativo baja potencia

Comparativo mayor potencia

¡Gracias!

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